JPH02201998A - 多層回路基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は多層回路基板の製造方法に関し、より詳細には
各層の導電回路間の絶縁部分における層間絶縁信頼性が
向上しており且つ各層の導電回路間の接続部分における
接続信頼性が向上している多層回路基板の製造方法に関
する。

［従来の技術］ 電子部品などの実装と配線の両機能を持っているプリン
ト配線板は、最近の電子機器の高度化及び小型化に伴っ
て高密度化され、多層回路基板が開発されてきている。

この多層回路基板の一般的な製造方法として、両面銅張
積層板上に所要の配線パターンのレジストを印刷し、エ
ツチングし、該レジストを除去し、その後スルーホール
により導通させて両面多層回路基板を製造する方法や、
電気絶縁性基板上にサブトラクティブ法（銅箔）又はア
ディティブ法（銅メツキ）によって所要配線パターンの
第一層導電回路を形成し、その回路基板上に、所要バイ
アホール部分以外に絶縁層を形成し、その絶縁層上に及
びバイアホール部分で露出している銅層面にさし渡って
ポリマー型銅ペーストや銀ペーストなどの導電ペースト
を所要配線パターンで印刷し、硬化させて第二層導電回
路を形成して片面多層回路基板を製造する方法、例えば
、特開昭６２−２１３１９２号公報に開示されている方
法などがある。

これらの片面多層回路基板の製造方法においては、第一
層導電回路と第二層導電回路との電気的接続がバイアホ
ールでの両層の界面接触により成されるので、両層界面
での酸化防止、相互接着が極めて重要であるが、上記の
特開昭６２−２１３１９２号公報に開示されている方法
においては、第一層の銅箔表面には処理が施されておら
ず、そのためバイアホール部での銅箔と銅系導電ペース
トとの接続信頼性が乏しく、工程での半田浸漬による熱
衝撃や使用時の経時変化により界面の接着性が不良とな
る。

従来、銅層と樹脂（基板、絶縁層等）との接着性を向」
ニさせる方法としては、スルーホールメツキによる導通
法を採用する多層回路基板等では、内層用銅箔の光沢面
を電気化学的に処理する方法（例えば、電気分解法によ
り銀箔表面に微細な凹凸を形成する方法）あるいは化学
的に処理する方法（例えば、化学処理により銅箔表面に
酸化銅層を形成する方法）が普及している。これらの技
術を多層回路基板の導電回路間の接続部に応用すること
については、電気化学的に処理する方法は既に特開昭６
３−２７２０９７号公報に開示されているように技術的
に問題はないが、化学的に処理する方法は、この場合に
は銅箔表面に酸化銅層が形成されて電気的接続が困難に
なるので、適用できない。

上記の特開昭６３−２７２０９７号公報に開示されてい
る多層回路基板の製造法においては、電気分解法により
銅箔表面に微細な凹凸が形成されているので、バイアホ
ール部での銅箔と銅系導電ペーストとの接続信頼性は十
分であるが、その製造法で電気分解槽を必要とし、高コ
ストとなる。

また、多層回路基板において各層の導電回路間の絶縁部
は絶縁ペーストを用いて形成されているが、絶縁ペース
トの印刷時に異物、気泡等を巻き込む危険性があり、そ
れで絶縁信頼性を高めるために何等かの方策を付加する
ことが望ましい。しかしながら上記したいずれの製造方
法、技術にも層間絶縁信頼性の向上に関しては何等開示
されていない。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、各層の導電回路間の絶縁部分における
層間絶縁信頼性が向上しており且つ各層の導電回路間の
バイアホール部での接続信頼性が向上している多層回路
基板の製造方法を提供することである。

し課題を解決するための手段］ 本発明者等は、上記目的を達成するために鋭意検討した
結果、従来用いられていなかった方法、即ち第一層導電
回路の銅層表面を酸化処理して酸化銅表面を形成し且つ
第二層導電回路の形成に還元性導電ペーストを用いるこ
とによって本発明の目的が達成されることを見いだし、
本発明を完成させるに至った。

本発明の多層回路基板の製造方法は、 （イ）電気絶縁性基板の片面又は両面上に銅層からなる
所要配線パターンの第一層導電回路を形成する工程、 （ロ）該第一層導電回路の表面を酸化処理して酸化銅表
面を形成する工程、 （ハ）上記の（ロ）工程で得られた回路基板上に、所要
バイアホール部分以外に絶縁層を形成する工程、及び （ニ）上記の（ハ）工程で得られた絶縁層上に及びバイ
アホール部分で露出している銅層面にさし渡って、還元
性導電ペースト、好ましくは銅系還元性導電ペースト、
を所要配線パターンで印刷し、次いで硬化させて第二層
導電回路を形成する工程、 を含むことを特徴とする。

本発明の多層回路基板の製造方法の更に他の実施態様に
おいて、上記の（ニ）工程に代えて、前記の（ハ）工程
で得られた絶縁層上に及びバイアホール部分で露出して
いる銅層面にさし渡って、半田付可能な銅系還元性導電
ペーストを所要配線パターンで印刷し、硬化させ、その
後該硬化した配線パターン回路を半田被覆して第二層導
電回路を形成する工程、 を用いて多層回路基板を製造することができる。

本発明の多層回路基板の製造方法の実施において、上記
の（イ）、（ロ）、（ハ）及び（ニ）の工程を実施した
後、それによって得られた第二層導電回路の表面に該（
ロ）、（ハ）及び（ニ）の工程の処理を繰り返すことに
よって３層以上の多層回路基板を製造することができる
。

本発明の多層回路基板の製造方法の他の実施態様として
、上記のようにして得られた多層回路基板上にソルダー
レジスト層を形成し、この様にして得られた多層回路基
板を酸で洗浄して、露出銅層表面の酸化銅を除去して多
層回路基板を製造することができる。

以下に本発明をより詳細に説明する。

本発明においては、電気絶縁性基板としてフェノール樹
脂紙基材積層板、エポキシ樹脂紙基材積層板、エポキシ
樹脂ガラス布積層板、エポキシ樹脂合成繊維布積層板等
を用いることができる。このような電気絶縁性基板の片
面又は両面上にサブトラクティブ法（銅張積層板のエツ
チング）又はアディティブ法（電気絶縁性基板の無電解
銅メツキのみ、又は電解銅メツキの併用）によって銅層
からなる所要配線パターンの第一層導電回路を形成する
。

次いで、該第一層導電回路の銅層表面を酸化処理して酸
化銅表面を形成する。この酸化処理としては、例えば、
酢酸銅、硫酸銅、硫化バリウム、塩化アンモニウム等を
含む水溶液中に４５℃で４分間程度浸漬することからな
るブラウンオキサイド法、亜塩素酸ナトリウム、水酸化
ナトリウム、燐酸ナトリウム等を含む水溶液中に９５℃
で２分間程度浸漬することからなるブラックオキサイド
法等がある。

このようにして得られた回路基板上に、バイアホール部
分以外で、即ちバイアホールが形成されるようにして絶
縁層を形成する。この絶縁層の形成は、例えば、スクリ
ーン印刷法によって絶縁ペーストを第一層導電回路上に
印刷、塗布し、熱硬化型ペーストの場合にはエアオーブ
ンや遠赤外ベルト炉等の中で硬化させ、紫外線硬化型ペ
ーストの場合には紫外線ベルト炉中で硬化させる。この
絶縁ペーストとして用いることのできる材料としては、
エポキシ系、フェノール系、アクリル系、ポリイミド系
等の絶縁ペーストがある。第一層導電回路と第二層導電
回路との間の眉間絶縁性は極めて重要であり、従って耐
湿性の良好な、不純物の少ない絶縁ペーストが用いられ
る。この絶縁層の膜厚は、十分な層間絶縁性を付与する
ために、３０〜４０μｍであることが好ましい。

上記の工程で得られた絶縁層上に及びバイアホール部分
で露出している銅層面にさし渡って、スクリーン印刷法
により還元性導電ペーストを所要配線パターンで印刷し
、次いでエアオーブンや遠赤外ベルト炉中で硬化させて
第二層導電回路を形成する。この還元性導電ペーストと
しては、銅、銀、銀コート銅等の導電性の良好な１〜２
０μｍ径の金属粉、フェノール樹脂、エポキシ系樹脂、
アクリル樹脂等のバインダー、ヒドラジン化合物、有機
脂肪酸、ホルマリン等の還元性物質、高沸点溶剤等から
成るスクリーン印刷可能なペーストを用いることができ
る。この第二層導電回路の膜厚は一般的には２０〜５０
μｍである。

３層以上の多層回路基板を製造する場合には、上記の（
イ）、（ロ）、（ハ）及び（ニ）の工程を上記で詳述し
たように実施した後、それによって得られた第二層導電
回路の表面に、上記で詳述したように該（ロ）、（ハ）
及び（ニ）の工程の処理を繰り返すことによって製造す
ることができる。

第二層導電回路の形成が、硬化した配線パターン回路を
半田被覆することによって実施される場合には、上記の
還元性導電ペーストとして半田付可能還元性導電ペース
トを用いて上記の工程を実施し、その後水溶性フラック
スによって表面を活性化し、ハンダレベラーマシンを用
いて半田被覆する。この半田付可能還元性導電ペースト
は上記の還元性導電ペーストと同様な組成であるが、硬
化した状態での金属粉含有率が４０〜７０容積％となる
ものである。

本発明の実施悪様として、上記のようにして得られた多
層回路基板上に必要に応じてツル、ダーレジスト層を形
成する。このソルダーレジスト層の形成は、例えば、ス
クリーン印刷法によってレジストペーストを最外層の導
電回路上に印刷、塗布し、熱硬化型ペーストの場合には
エアオーブンや遠赤外ベルト炉等の中で硬化させ、紫外
線硬化型ペーストの場合には紫外線ベルト炉中で硬化さ
せる。このレジストペーストとして用いることのできる
材料としては、エポキシ系、フェノール系、アクリル系
、ポリイミド系等のレジストペーストがある。

次いで、このようにして得られた多層回路基板を塩酸、
硫酸のような酸で洗浄して、スルーホール部やランド部
の露出銅層表面の酸化銅を除去する。

本発明の製造方法によって得られる多層回路基板の例を
第１図及び第２図に示す。第１図は電気絶縁性基板１と
、該電気絶縁性基板１上に配置された所要配線パターン
の第一層導電回路２と、該第一層導電回路２の表面に形
成された酸化銅層３と、該酸化銅層３の周囲にある、バ
イアホール部分以外の絶縁層４と、該絶縁層４上に及び
バイアホール部分で第一層銅層にさし渡っている第二層
導電回路５と、該第二層導電回路５上に配置されている
ソルダーレジスト層６とからなる２層回路基板の概略断
面図である。第２図は、第二層導電回路が半田層７を有
している以外は第１図の２層回路基板と同一の２層回路
基板の概略断面図である。

本発明の多層回路基板の製造方法においては、第一層導
電回路の表面を酸化処理して酸化銅表面を形成するので
、そしてその酸化銅は比抵抗が高いので、銅層からなる
第一層導電回路と還元性導電ペーストにより形成される
第二層導電回路との間の絶縁部分における層間絶縁性は
一層向上することになる。

また、銅層表面に酸化銅が形成されることによりその表
面とペースト中のバインダーとの化学親和力が強まると
ともに、その表面の表面粗さも大きくなる。従って、バ
イアホールでの酸化銅の形成されている銅層表面と導電
ペーストとの間の接着力は増大する。特に、部品実装時
に半田槽に浸漬されるが、その際に受ける熱衝撃にも耐
え、又使用時の経時変化も少なく、安定した接着強度を
付与することができる。もしこの導電ペーストに還元能
力がないならば、両者間は比抵抗の高い酸化銅層によっ
て絶縁されることになり、導電回路として機能しなくな
る。しかしながら、本発明においては還元性導電ペース
トを用いるので、既に化学的親和力によりバインダーと
結合している酸化銅部分を除いて、他の酸化銅はペース
ト中の還元剤によって還元される。従ってバイアホール
での第一層導電回路と第二層導電回路との間の導通は良
好となる。

本発明の多層回路基板の製造方法は両面多層回路基板の
製造方法にも片面多層回路基板の製造方法にも等しく適
用できる。

実施例１〜２及び比較例１〜６ 下記の手順によって片面２層回路基板を製作した。

１．６ｘｘ厚紙基材フェノール樹脂積層板と３５μｍ厚
銅箔からなる銅張積層板の銅箔面をエツチングして所要
配線パターンの第一層導電回路を形成した。

上記のようにして得た回路基板に次の（Ａ）〜（Ｃ）の
いずれかの処理を施した： （Ａ）：バフ研磨後、１％硫酸中に１０秒間浸漬し、水
洗し、自然乾燥させた。

（Ｂ）二上記（Ａ）の処理後、エアオーブン中、１５０
℃で３０分間加熱処理した。

（Ｃ）二上記（Ａ）の処理後、 亜塩素酸ナトリウム　　３１　Ｆｌ／１水酸化ナトリウ
ム　　　１５．９／１２ｇＡ酸ナトリウム　　　　１２
ｓ＃！ の組成を有する水溶液中に９５℃で２分間浸漬し、水洗
し、乾燥した。

上記のように処理して得た回路基板上に、所要バイアホ
ール部分以外に、紫外線硬化型絶縁インキ（ＭＰ−１０
０、太陽インキ製造）を印刷し、高圧水銀灯（８０Ｗ／
ａｍ、３灯）の照射によって硬化させた。この操作を３
回繰り返して４ｏμｒｎ厚の絶縁層を形成した。

上記のようにして得た絶縁層上に及びバイアホール部分
で露出している銅層面にさし渡って、（ａ　）　ｋＷペ
ースト（エポキシバインダーベース、還元剤を含まず）
、 （ｂ）銅ペースト（平均粒径５μｍの樹枝状銅粉３８容
積部とレゾール型フェノール樹脂６２容積部とを含み、
その他に還元剤としてホルマリンを上記固形分１００に
対して２の割合で含み、溶剤としてメチルカルピトール
を含む）、又は （Ｃ）半田付可能銅ペースト（樹枝状銅粉５５容積部と
レゾール型フェノール樹脂５５容積部とを含むが、他は
上記（ｂ）のペーストと同一組成である）、 を所要配線パターンで印刷し、エアオーブン中、１６０
℃で３０分間加熱し、硬化させて３０μｍ厚の第二層導
電回路を形成した。尚、上記（Ｃ）の場合については、
更に、フラックス（Ｗ−１３９、メック〉で処理した後
、ハンダレベラーマシンを用いて２５０℃で３秒間浸漬
処理して、調成化股上に約５μｍ厚の半田層を被覆した
。

上記のようにして得た多層回路基板上にソルダーレジス
ト（Ｓ−４０、太陽インキ製造）を印刷し、エアオーブ
ン中、１４０℃で１０分間加熱して硬化させた。その厚
みは１５μｍであった。

最後に、その得られた多層回路基板を１％硫酸中に１０
秒間浸漬して、露出銀箔ランドの酸化銅を除去しな。

得られた多層回路基板サンプルについて、下記の各特性
を評価した。

接触抵抗（バイアホール部での第一層導電回路と第二層
導電回路との間の接触抵抗）第３図に示すような試験用
ペースト硬化膜導電回路（長さ”１ｏｘｘ、幅１ｕ、厚
さ３０μｍ）を作製し、Ａ−Ａ間の抵抗Ｒ，及びＢ−８
間の抵抗Ｒ２を測定し、 の値を求めた。その値がＯであれば接触抵抗はゼロであ
り、導通性は良好であり、その値がプラスであれば接触
抵抗の存在を意味し、大きくなる程導通性は不良となる
。

密着強度（バイアホール部での第一層導電第４図に示す
ような試験用２層回路基板（バイアホール径３０ｕ）を
作製し、その回路基板サンプルを４０℃、９５％ＲＨの
加湿槽中に９６時間放置し、その後２６０℃の半田槽中
に１分間浸漬して、目視によりふくれの有無を判定した
。

マイグレーション（絶縁部での第一層導電第５図に示す
ような試験用２層回路基板（絶縁部分における両導電層
の重なり部分の面積１ｃｍ２、層間絶縁層の厚み４０μ
ｒｎ　）を作製し、その回路基板サンプルを８５°Ｃ１
８５％ＲＨの加湿槽中に入れ、第一層導電回路と第二層
導電回路との間に４０ＶのＤＣを印加した。極性は第一
層をマイナス、第二層をプラスにした。絶縁抵抗の測定
は、サンプルを取り出し、室温で２時間放置した後、超
絶縁抵抗計を用いて実施した。１０’Ωを下回った場合
をマイグレーション発生とみなし、それまでの経時時間
で比較した。

各特性の評価の結果を次表に示す。

［発明の効果コ 以上の説明、特に実施例及び比較例の記載から明らかな
ように、銅層から成る第一層導電回路の表面を酸化処理
して酸化銅表面を形成し、且つ導電ペーストとして還元
性導電ペーストを用いる本発明によって、各層の導電回
路間の絶縁部分における層間絶縁信頼性が向上し、且つ
各層の導電回路間の接続部分における電気的機械的接続
信頼性が向上する、即ち両層間の電気抵抗は殆どなく且
つ密着強度も高い。

また、本発明においては銅層に簡単な酸化処理を施せば
良いので、コス１へ的にも安く、工業的利用価値が大き
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法によって得られる多層回路基
板の一例を示す概略断面図である。 第２図は本発明の製造方法によって得られる多層回路基
板の他の例を示す概略断面図である。 第３図は接触抵抗の測定のために作製した試験用ペース
ト硬化膜導電回路の概略断面図である。 第４図は密着強度の測定のために作製し７た試験用２層
回路基板の概略断面図である。 第５図はマイグレーションの測定のために作製した試験
用２層回路基板の概略断面図である。 図中、１は電気絶縁性基板、２は第一層導電回路、３は
酸化銅層、４は絶縁層、５は第２層導電回路、６はソル
ダーレジスト層、７は半田層である。 第１図 第２　図 第３図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．（イ）電気絶縁性基板の片面又は両面上に銅層から
   なる所要配線パターンの第一層導電回路を形成する工程
   、 （ロ）該第一層導電回路の表面を酸化処理して酸化銅表
   面を形成する工程、 （ハ）上記の（ロ）工程で得られた回路基板上に、所要
   バイアホール部分以外に絶縁層を形成する工程、及び （ニ）上記の（ハ）工程で得られた絶縁層上に及びバイ
   アホール部分で露出している銅層面にさし渡って、還元
   性導電ペーストを所要配線パターンで印刷し、次いで硬
   化させて第二層導電回路を形成する工程、 を含むことを特徴とする多層回路基板の製造方法。
2. ２．前記の還元性導電ペーストが銅系還元性導電ペース
   トである請求項１記載の多層回路基板の製造方法。
3. ３．請求項１記載の（イ）、（ロ）、（ハ）及び（ニ）
   の工程を実施した後、それによつて得られた第二層導電
   回路の表面に該（ロ）、（ハ）及び（ニ）の工程の処理
   を繰り返すことを特徴とする請求項２記載の多層回路基
   板の製造方法。
4. ４．請求項１又は２記載の製造方法において、（ニ）工
   程に代えて、 前記の（ハ）工程で得られた絶縁層上に及びバイアホー
   ル部分で露出している銅層面にさし渡って、半田付可能
   な銅系還元性導電ペーストを所要配線パターンで印刷し
   、硬化させ、その後該硬化した配線パターン回路を半田
   被覆して第二層導電回路を形成する工程、 を用いることを特徴とする多層回路基板の製造方法。
5. ５．請求項１、２、３又は４記載の製造方法によって得
   られた多層回路基板上にソルダーレジスト層を形成し、
   この様にして得られた多層回路基板を酸で洗浄して、露
   出銅層表面の酸化銅を除去することを特徴とする多層回
   路基板の製造方法。